JPH0720340A - 光ファイバブロックアレイ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低価格化、作業性の向上、並びに小型化を達
成することのできる光ファイバブロックアレイを提供す
る。 【構成】 各ブロック１０，１１間に介装された熱溶融
性の接着材１４がスペーサとなり、各ブロック１０，１
１間に光ファイバ芯線部１３が容易に挿入されるととも
に、接着材１４が加熱により溶融し、各ブロック１０，
１１及び光ファイバ芯線部１３が接着される。また、各
ブロック１０，１１の周囲を覆うチューブ１５が加熱に
より収縮し、各ブロック１０，１１が互いに圧着される
ことから、各ブロック１０，１１の固定するための高価
な部品を必要としない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、平面導光路等の光部品
導光路部分と接続用光ファイバとを高精度に接続させる
ための光ファイバブロックアレイに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、Ｓｉウエハや石英基板上に、非結
晶石英ガラスのアンダクラッド層、コア層及びオーバグ
ラッド層を形成し、コア層を所定のパターンで形成した
平面導光路（ＰＬＣ；[Planar Light wave-Circuit] ）
が注目を集め始めている。ＰＬＣは所定のコアパタン形
状を集積回路（ＬＳｉ）類似のファトリングラフィーや
ドライエッチング技術を用いて、光ファイバに比べて自
由に加工できるため光分岐回路やカップラー等を小さな
空間で実現することができる。

【０００３】ところが、現状の光通信技術は既に実用化
されている光ファイバ技術を中心に構成されているた
め、光ファイバとの接続が重要となる。このために様々
な接続方法が検討されてきた。

【０００４】図２は従来例を示すもので、平面導光路チ
ップと複数の光ファイバとを接続する光ファイバブロッ
クアレイの典型的な例を示す。

【０００５】この光ファイバブロックアレイは、コ字状
に形成された外枠１と、上下に配置された一対のブロッ
ク２，３と、テープファイバ部４と、テープファイバ部
４の先端側で露出する複数の光ファイバ芯線部５とを備
え、下方のブロック３には各光ファイバ芯線部５に対応
して複数のＶ形の溝３ａが形成されている。

【０００６】以下に従来の光ファイバブロックアレイの
組立て手順を説明する。

【０００７】(1) 下方のブロック３を外枠１の内部に固
定する。

【０００８】(2) 外枠１内に固定されたブロック３の溝
３ａに各光ファイバ芯線部５を整列させる。

【０００９】(3) (1) の状態でブロック３に接着剤（Ｕ
Ｖ硬化型）を塗布し、各光ファイバ芯線部５を上方のブ
ロック２で押える。

【００１０】(4) 上方のブロック２の押圧力を調整しな
がら各光ファイバ芯線部５の後端側に補強用樹脂６を塗
布して硬化させる。

【００１１】(5) 各ブロック２，３及び各光ファイバ芯
線部５の端面を研磨し、光ファイバブロックアレイを完
成する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】前記方法によれば、溝
深さやピッチ精度において現時点で最も優れており、こ
の方法によって作られた光ファイバブロックアレイは市
販の光部品に実際に用いられているが、以下のような問
題点があった。

【００１３】まず、コスト面においては、ファイバ固定
用の各ブロック２，３以外に外枠１が必要であり、この
外枠１は通常紫外線を透過させる石英、パイレックス等
からなるため、周囲や内部を精密加工研磨した高価な部
品である。

【００１４】次に、作業性においては、下方のブロック
３の溝３ａに光ファイバをセットする際、光ファイバ芯
線５の先端を正確に揃えたままで接着剤を材塗布或いは
注入し、この状態で速やかに上方のブロック３で押えつ
けて均一の圧力で固定しなければならない。このため、
専用の組立治具が必要である上に、作業者の熟練、手際
の良さが要求される。

【００１５】また、寸法については、各ブロック２，３
の他に外枠１を必要とするため、接続する光ファイバテ
ープの幅に比べて厚み方向、幅方向とも間隔の広いマー
ジンが必要となり、接続ブロックが大きなサイズとな
る。このため、多数の光ファイバブロックを並べて接続
する場合、寸法的に不可能となることが多かった。

【００１６】本発明は前記問題点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、低価格化、作業性の
向上、並びに小型化を達成することのできる光ファイバ
ブロックアレイを提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、請求項１では、対向する一対のブロック間に
少なくとも一本の光ファイバ芯線を備え、光ファイバ芯
線を各ブロックの少なくとも一方に設けた溝に固定した
光ファイバブロックアレイにおいて、前記各ブロック間
に介装された熱溶融性の接着材によって各ブロック及び
光ファイバ芯線を接着させ、各ブロックの周囲を被覆し
た熱収縮性の被覆体によって各ブロックを互いに圧着さ
せている。

【００１８】また、請求項２では、前記各ブロックの一
方に光ファイバ芯線を受容するＶ形の溝を設けるととも
に、この溝に光ファイバ芯線の外周の２点を接触させ、
他方のブロックには光ファイバ芯線の外周の他の１点を
接触させている。

【００１９】また、請求項３では、前記各ブロックに光
ファイバ芯線を受容するＶ形の溝をそれぞれ設けるとと
もに、各溝に光ファイバ芯線の外周を２点ずつ接触させ
ている。

【００２０】また、請求項４では、前記各ブロックのう
ち少なくとも一方を紫外線透過性物質によって形成して
いる。

【００２１】また、請求項５では、前記被覆体を紫外線
透過性物質によって形成している。

【００２２】また、請求項６では、対向する一対のブロ
ック間に少なくとも一本の光ファイバ芯線を備え、光フ
ァイバ芯線を各ブロックの少なくとも一方に設けた溝に
固定した光ファイバブロックアレイの製造方法におい
て、前記各ブロック間に隙間が形成されるよう熱溶融性
の接着材を介装するとともに、各ブロックの周囲を熱収
縮性の被覆体で被覆しておき、各ブロック間の隙間に光
ファイバ芯線を挿入し、この後に加熱して、接着材の溶
融により各ブロック及び光ファイバ芯線を接着させると
ともに、被覆体の収縮により各ブロックを互いに圧着さ
せるようにしている。

【００２３】

【作用】請求項１の光ファイバブロックアレイによれ
ば、各ブロック間に介装された接着材が加熱により溶融
し、各ブロック及び光ファイバ芯線が接着されるととも
に、各ブロックの周囲を覆う被覆体が加熱により収縮
し、各ブロックが互いに圧着される。

【００２４】また、請求項２の光ファイバブロックアレ
イによれば、請求項１の作用を有するとともに、各ブロ
ック間の光ファイバ芯線の外周が一方のブロックに設け
たＶ形の溝に２点で接触し、他方のブロックに他の１点
で接触することから、光ファイバ芯線が確実に位置決め
される。

【００２５】また、請求項３の光ファイバブロックアレ
イによれば、請求項１の作用を有するとともに、各ブロ
ック間の光ファイバ芯線の外周が各ブロックに設けたＶ
形の溝にそれぞれ２点ずつで接触することから、光ファ
イバ芯線が確実に位置決めされる。

【００２６】また、請求項４の光ファイバブロックアレ
イによれば、請求項１、２または３の作用を有するとと
もに、各ブロックのうち少なくとも一方が紫外線透過性
物質によって形成されていることから、接続用紫外線効
果プロセスへの対応が可能となる。

【００２７】また、請求項５の光ファイバブロックアレ
イによれば、請求項１、２、３または４の作用を有する
とともに、被覆体が紫外線透過性物質によって形成され
ていることから、接続用紫外線効果プロセスへの対応が
可能となる。

【００２８】また、請求項６の光ファイバブロックアレ
イの製造方法によれば、各ブロック間に接着材によって
隙間が形成されることから、各ブロック間に光ファイバ
芯線が容易に挿入される。

【００２９】

【実施例】図１、図３乃至図６は本発明の一実施例を示
すもので、図１(a) は光ファイバブロックアレイの熱加
工前を示す斜視図、図１(b) はその熱加工後を示す正面
図である。

【００３０】この光ファイバブロックアレイは、上下に
配置された一対のブロック１０，１１と、テープファイ
バ部１２と、テープファイバ部１２の先端側をなす複数
の光ファイバ芯線部１３と、各ブロック１０，１１間に
介装された熱溶融性の接着材１４と、各ブロック１０，
１１の周囲を被覆する熱収縮性のチューブ１５とを備
え、下方のブロック１１には各光ファイバ芯線部１３に
対応して複数のＶ形の溝１１ａが形成されている。

【００３１】本実施例では、図１に示すように各ブロッ
ク１０，１１間にスペーサを兼ねるフィルム状の接着材
１４が介装され、各ブロック１０，１１及び接着材１４
が初期で半固定されているので、この接着材１４の厚み
がスペーサとなって、ブロック端面から各光ファイバ芯
線部１３を溝１１ａに沿って容易に挿入させることがで
きる。通常、このスペーサ兼用の接着材１４には２μｍ
以上１０μｍ以下の厚みのものが用いられる。

【００３２】また、本実施例では、各光ファイバ芯線部
１３の外周を固定する面の精度は硬化後の溝１１ａの接
触面で規定される。例えば、図１のように下方のブロッ
ク１１のみに溝１１ａを設けた場合は、光ファイバ芯線
部１３の周面は溝１１ａにおいて２点、上方のブロック
１０の平面において１点が接触する。また、図３に示す
ように上方のブロック１０にも溝１０ａを設けた場合、
光ファイバ芯線部１３の周面は各溝１０ａ，１１ａにお
いてそれぞれ２点ずつ接触することになる。何れの場合
においても現行のＶ溝機械加工技術を用いて非常に高精
度な加工寸法を利用することにより、ファイバ芯線の位
置精度を格段に高めることができる。これは光ファイバ
芯線のような破損し易い部品の取扱いには非常に適した
作業手順となる。

【００３３】更に、本実施例では、従来のように各ブロ
ックを収容する外枠を必要としないので、光ファイバブ
ロック全体のサイズを大幅に小さくすることができる。
光ファイバブロックの接続対象となる平面導光路チップ
は通常１枚のウエハーから数１０個の単位で切り出され
るため、パターン密度を高めてチップサイズ（幅）を小
さくすることが望ましく、本実施例はこのような条件に
対して有利である。従来例で用いられている外枠部品
は、現在の技術では極めて加工精度の高い条件で製造さ
れ、しかも研磨処理を必要としているので、コスト要因
として無視できない存在であるが、本実施例ではこれを
省略することができるので、低コスト化に大きく貢献す
ることができる。

【００３４】更にまた、本実施例では各ブロック１０，
１１を外側から被覆する熱収縮性のチューブ１５を用い
ることにより、以下のような利点がある。即ち、各光フ
ァイバ芯線部１３を各ブロック１０，１１間に挿入した
後、外部から加熱すると、チューブ１５が熱収縮によっ
て各ブロック１０，１１を圧着させる。これにより、各
ブロック１０，１１間に均一な圧力が加わるとともに、
この加圧により各光ファイバ芯線部１３の溝１１ａに対
する微小な位置ずれが矯正される（自己センタリング機
能）。従って、光ファイバブロックの製造工程を１回の
熱硬化プロセスで完了させることができ、工程の大幅な
簡略化を図ることができる。また、チューブ１５は、紫
外線効果プロセスに用いるＵＶ光を透過させる機能を有
するとともに、光ファイバ融着部の保護に用いられてい
る樹脂部を外部からの水、水蒸気より保護することもで
きる。

【００３５】ここで、本発明に係わる試作品について説
明する。即ち、光ファイバ芯線を固定するブロックとし
て、長さ８mm、厚さ３mm、幅５mmの石英基板に２５０μ
ｍピッチの８芯の光ファイバテープに対応したＶ形の溝
（深さ１８７．５μｍ、溝角度６０°）をタイミングソ
ーで切削Ｖ溝加工を施した。ピッチ間隔は各溝間で２５
０μｍ±０．２μｍ、累積で±０．３μｍ以下に入るも
のを選択して使用し、深さは１８７．５μｍ±０．２５
μｍ精度であった。また、図４に示すように下方のブロ
ック１１の後部にはファイバテープ被覆部を収容する凹
部１１ｂを長さ２mmに亘って設け、凹部１１ｂの前方に
は溝１１ａへのファイバ挿入を考慮して１８０μｍ径の
ファイバ案内部１１ｃを形成した。

【００３６】図４及び図５に示すように各ブロック１
０，１１の外形についてはファイバ端面に対応する面は
垂直に研磨したが、溝に平行な稜線は角落とし加工とし
た。これにより、チューブ１５が熱収縮したとき各ブロ
ック１０，１１の総体的な位置ずれを防止することがで
きるとともに、ブロック１０，１１の角でチューブ１５
が亀裂を生ずることもない。

【００３７】図６は上方のブロック１０の下面（図では
上側）に、熱溶融性接着材１４として軟化点９０℃、主
成分エチレン酢酸ビニール共重合体にパラフィン、ロジ
ンを添加したものを有機溶剤を用いてスクリーン印刷し
たものである。印刷パターンは溝パターンのランド部を
カバーする形で２μｍ〜３μｍの厚みに形成した。

【００３８】ここで、上方のブロック１０の接着材面と
下方のブロック１１の溝面を側面を基準面として突き合
わせ、この状態で厚さ１９μｍのポリ塩化ビニリデン系
からなる楕円形の熱収縮性チューブ１５に内挿した。そ
の際、上方のブロック１０として図３に示すように溝付
きのものを用いてもよい。

【００３９】次に、８芯のテープファイバの被覆を端面
から２０mmの長さ除去し、アセトン・アルコールで洗浄
乾燥させた後、前記光ファイバブロックの後端面より挿
入した。この時、通常の挿入圧力で８芯全芯線か前端面
より突出した。

【００４０】この状態でテープファイバ及び光ファイバ
ブロックを台上に固定し、恒温槽に放置して４０℃から
１００℃まで１０℃／分の温度勾配で加熱し、１００℃
で３０分間静置した。

【００４１】この後、室温まで温度を低下させ、突出し
た光ファイバ端を切断し、前端面をメタル粗研磨、Ａｌ
₂ Ｏ₃ （アルミナ）仕上げ研磨、酸化セリウムバフ研磨
した後、ピッチ面を顕微鏡で観測した。その結果、溶融
した接着材１４が熱収縮性チューブ１５の収縮によって
溝１１ａと光ファイバ芯線部１３の周囲とのギャップを
埋めていることが明らかになった。

【００４２】この光ファイバブロックアレイに１．５５
μｍ、１．３μｍの赤外光を安定光源より光ファイバを
通して通過させ、透過光量最大値点よりコア間の位置を
求めた。測定データは表１の通りであった。また、テー
プファイバ後端部にＵＶ硬化型接着材を塗布硬化後も特
性は変化しなかった。結果として、従来の方法で得られ
た精度と同等以上のピッチ精度を持つ光ファイバブロッ
クが作製できた。これを試料１とする。

【００４３】 表１ ポート 単一ピッチ 累積ピッチ 単一ピッチ誤差 累積ピッチ誤差 1-2 250.01 250.01 0.01 0.01 2-3 249.81 499.81 -0.19 -0.19 3-4 250.16 749.97 0.16 -0.03 4-5 250.06 1000.02 0.06 0.02 5-6 249.86 1249.88 -0.14 -0.12 6-7 249.71 1499.58 -0.29 -0.42 7-8 250.06 1749.64 0.06 -0.36 単位［μｍ］ 最大単一ピッチ誤差＝ -0.29μｍ（ポート：6-7） 最大累積ピッチ誤差＝ -0.42μｍ（ポート：6-7） 前記試料１と同様の条件で、熱収縮性チューブ１５にテ
フロン、ドリフルオロエチレン混合型を用い、熱溶融性
接着材１４に軟化点７０℃、過酸化ベンゾイル（ＢＰ
Ｏ）混合型の架橋タイプを用いて光ファイバブロック作
製した。これを試料２とする。その測定結果は表２の通
りであった。

【００４４】 表２ ポート 単一ピッチ 累積ピッチ 単一ピッチ誤差 累積ピッチ誤差 1-2 250.01 250.01 0.01 0.01 2-3 250.11 500.11 0.11 0.11 3-4 250.01 750.12 0.01 0.12 4-5 250.06 1000.18 0.06 0.18 5-6 250.06 1250.24 0.06 0.24 6-7 249.66 1499.89 -0.34 -0.11 7-8 250.11 1750.00 0.11 0.00 単位［μｍ］ 最大単一ピッチ誤差＝ -0.34μｍ（ポート：6-7） 最大累積ピッチ誤差＝ 0.24μｍ（ポート：5-6） 前記試料１，２と同条件で光ファイバブロックを作製
し、研磨した後に熱収縮チューブを除去した。これを試
料３，４とし、試料１，２と合わせて熱衝撃試験（−４
０℃、８５℃、１０サイクル１００時間）を行った後、
光ファイバ芯線の位置変化量を測定した。その結果を表
３に示す。

【００４５】 （試験前） 表３ 試料 最大単一ピッチ 最大累積ピッチ 1 -0.29 -0.42 2 -0.34 +0.24 3 -0.45 -0.65 4 -0.50 -0.42 単位［μｍ］ （試験後） 表４ 試料 最大単一ピッチ 最大累積ピッチ 1 -0.32 -0.48 2 -0.25 +0.18 3 +1.20 +0.95 4 -0.45 -0.60 単位［μｍ］ 結果として、熱収縮チューブ被覆タイプは、ヒートサイ
クルに対しての変化量は殆ど生じなかった。また、熱収
縮性チューブを除去したものもホットメルト接着材硬化
型は良好な特性を示した。

【００４６】次に、前記各試料を石英平面導波路端に調
芯し、ＵＶ接着材を用いて固定接続した。端面の硬化に
必要なＵＶ光（１５０Ｗ，石英ファイバガイド径１０m
m）を照射距離５０mmの条件で各試料と被接続石英平面
導波路の端面に照射した。

【００４７】表５は各試料１乃至４に対する接続用ＵＶ
光照射時間で、従来のガラス光ファイバブロックとほぼ
同等で、接続強度も何等遜色はなかった。

【００４８】表５ 試料 ＵＶ光照射時間（ｓｅｃ） 1 30 2 50 3 104 10

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来のようにガラス或いは石英等からなる高価な外枠を
必要としないので、低コスト化を実現することができる
とともに、全体寸法の小型化を図ることができる。ま
た、光ファイバの挿入を極めて容易に行うことができ、
しかも１回の加熱工程で大量の光ファイバブロックを一
括処理することができるので、作業性の向上、並びに工
程の大幅な簡略化を図ることができる。更に、本質的な
ファイバ配列の精度はブロックに設けたＶ形溝の性能に
依存するため、極めて高い精度を簡単な工程で実現でき
ることも長所として加えられる。また、作製後の光ファ
イバブロックは紫外線透過特性を合わせ持つため、通常
平面導波路接続に用いられる調芯器を使ったＵＶ光接着
材プロセスにも適合することができ、実用性に優れてい
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す光ファイバブロックア
レイの斜視図及び正面図

【図２】従来例を示す光ファイバブロックアレイの斜視
図

【図３】上方のブロックを示す斜視図

【図４】下方のブロックを示す斜視図

【図５】上方のブロックを示す斜視図

【図６】上方のブロックを示す斜視図

【符号の説明】

１０，１１…ブロック、１３…光ファイバ芯線部、１４
…接着剤、１５…チューブ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高戸 範夫 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 千田 和憲 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向する一対のブロック間に少なくとも
   一本の光ファイバ芯線を備え、光ファイバ芯線を各ブロ
   ックの少なくとも一方に設けた溝に固定した光ファイバ
   ブロックアレイにおいて、 前記各ブロック間に介装された熱溶融性の接着材によっ
   て各ブロック及び光ファイバ芯線を接着させ、 各ブロックの周囲を被覆した熱収縮性の被覆体によって
   各ブロックを互いに圧着させたことを特徴とする光ファ
   イバブロックアレイ。
2. 【請求項２】 前記各ブロックの一方に光ファイバ芯線
   を受容するＶ形の溝を設けるとともに、この溝に光ファ
   イバ芯線の外周の２点を接触させ、他方のブロックには
   光ファイバ芯線の外周の他の１点を接触させたことを特
   徴とする請求項１記載の光ファイバブロックアレイ。
3. 【請求項３】 前記各ブロックに光ファイバ芯線を受容
   するＶ形の溝をそれぞれ設けるとともに、各溝に光ファ
   イバ芯線の外周を２点ずつ接触させたことを特徴とする
   請求項１記載の光ファイバブロックアレイ。
4. 【請求項４】 前記各ブロックのうち少なくとも一方を
   紫外線透過性物質によって形成したことを特徴とする請
   求項１、２または３記載の光ファイバブロックアレイ。
5. 【請求項５】 前記被覆体を紫外線透過性物質によって
   形成したことを特徴とする請求項１、２、３または４記
   載の光ファイバブロックアレイ。
6. 【請求項６】 対向する一対のブロック間に少なくとも
   一本の光ファイバ芯線を備え、光ファイバ芯線を各ブロ
   ックの少なくとも一方に設けた溝に固定した光ファイバ
   ブロックアレイの製造方法において、 前記各ブロック間に隙間が形成されるよう熱溶融性の接
   着材を介装するとともに、各ブロックの周囲を熱収縮性
   の被覆体で被覆しておき、 各ブロック間の隙間に光ファイバ芯線を挿入し、 この後に加熱して、接着材の溶融により各ブロック及び
   光ファイバ芯線を接着させるとともに、被覆体の収縮に
   より各ブロックを互いに圧着させることを特徴とする光
   ファイバブロックアレイの製造方法。